JP2009090161A

JP2009090161A - 廃水処理装置および廃水処理方法

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Publication number: JP2009090161A
Application number: JP2007260446A
Authority: JP
Inventors: Toichiro Koyama; 登一郎小山
Original assignee: N II T KK
Current assignee: N II T KK
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2009-04-30

Abstract

【課題】揺動床を用いた廃水処理装置の性能を向上させる。
【解決手段】第１の曝気槽１１と、第１の曝気槽１１よりも下流側に設けられた第２の曝気槽１２とを有する。第１の曝気槽１１に、芯材３３と、この芯材３３から放射状に突出する多数の房状糸３４とを備えた揺動床式の接触材２９を配置する。第２の曝気槽１２には揺動床式の接触材を配置しない。第１の曝気槽１１と第２の曝気槽１２とに被処理原水１７を分流して供給する手段１９が設けられている。第１の曝気槽１１における揺動床式接触材２９にて粒状剥離汚泥を発生させ、この粒状剥離汚泥を第２の曝気槽１２に供給して活性汚泥処理を行わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は廃水処理装置および廃水処理方法に関する。

有機廃水の処理装置として、たとえば特許文献１には、繊維製の接触材を利用したものが記載されている。この接触材は、繊維製の芯材から多数の糸条が放射状に突出して房状に形成され、各糸条は、普通糸と、熱収縮糸と、熱融着糸とを混合したものであり、これを熱処理することで、嵩高な状態で材料が固定されたものである。

このような接触材は、処理廃水中で糸条が揺動するような挙動を示しつつ廃水処理が行われるため、一般に揺動床と称されている。そして、嵩高な糸条であることにより汚泥の付着性がよく、このため高負荷での運転が可能である。また接触材に付着生成した汚泥は糸条の揺動によって剥離沈降し、これによって接触材の目詰まりが防止されることによっても、効率の良い運転が可能である。
特開平５−９２１９６号公報

本発明は、上記のような揺動床を用いた廃水処理装置の性能をさらに向上させることを課題とする。

この課題を解決するために本発明の廃水処理装置は、第１の曝気槽と、第１の曝気槽よりも下流側に設けられた第２の曝気槽とを有し、第１の曝気槽に、芯材と、この芯材から放射状に突出する多数の房状糸とを備えた揺動床式の接触材を配置し、第２の曝気槽には前記揺動床式の接触材は配置せず、前記第１の曝気槽と第２に曝気槽とに被処理原水を分流して供給する手段を設けたものである。

上記廃水処理装置によれば、第２の曝気槽よりも下流側に、揺動床式の接触材が配置されていない第３の曝気槽を、単数または直列に複数有することが好適である。

本発明の廃水処理方法は、第１の曝気槽と、第１の曝気槽よりも下流側の第２の曝気槽とを設け、第１の曝気槽に、芯材と、この芯材から放射状に突出する多数の房状糸とを備えた揺動床式の接触材を配置し、第２の曝気槽には前記揺動床式の接触材は配置せず、前記第１の曝気槽と第２に曝気槽とに被処理原水を分流して供給することで、第１の曝気槽における揺動床式接触材から粒状剥離汚泥を発生させ、この粒状剥離汚泥を第２の曝気槽に供給して活性汚泥処理を行わせるものである。

上記廃水処理方法によれば、第２の曝気槽よりも下流側に、揺動床式の接触材が配置されていない第３の曝気槽を、単数または直列に複数設けることが好適である。

本発明によれば、第１の曝気槽における揺動床式接触材によって粒状剥離汚泥を発生させることができるとともに、この粒状剥離汚泥を第２の曝気槽に供給して活性汚泥処理を行わせることができ、しかもこのときに第１の曝気槽における粒状剥離汚泥の粒径と第２の曝気槽における粒状剥離汚泥の粒径とを揃えることができるため、第１の曝気槽のみならず、第２の曝気槽にも原水を分流させることができ、このため分流させない場合に比べて処理能力を向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態の廃水処理装置を示す。ここで１１は第１の曝気槽、１２は第２の曝気槽、１３、１４は第３の曝気槽で、それぞれ同程度の容量を有するように構成されるとともに、この順に廃水を処理して下流側へ送り出すことができるように構成されている。図示のように第３の曝気槽は、二つの曝気槽１３、１４が直列に設置された構成である。各曝気槽１１〜１４には、それぞれ散気装置１５が設けられている。

１６は調整槽で、被処理原水１７を貯留して、その水量の均等化や水質の均質化を図るためのものである。そして、原水ポンプ１８を備えた供給手段としての供給路１９によって、原水１７を第１の曝気槽１１と第２の曝気槽１２とに分流して供給できるように構成されている。

後段側の第３の曝気槽１４よりも下流側には、沈殿槽２０が設けられている。２１は沈殿槽２０からの汚泥返送路で、沈殿槽２０で沈殿した汚泥２２を第１の曝気槽１１に返送するためのものである。汚泥返送路２１には、汚泥返送ポンプ２３が設けられている。

第１の曝気槽１１における被処理水２４の中には、接触材２９が浸漬されている。この接触材２９は、揺動床式の接触材であって、金属製の枠体３０の内部に多数のエレメント３１を配した構成とされている。図２に示すように、各エレメント３１は、芯材３３と、この芯材から放射状に突出する多数の房状糸３４とを備えた構成である。このような構成の接触材２９は、たとえば特開平５−９２１９６号公報に記載されている。

芯材３３は、微生物の付着しにくい材料で形成されており、第１の曝気槽１１の内部において上下方向に配置されている。房状糸３４は、アクリル繊維などの微生物の付着しやすい繊維にて構成されるとともに、その多数本が、芯材３３の長さ方向にわたって、この芯材３３から水平方向に放射状に突出されている。そして、房状糸３４は、芯材３３の位置を基端として、第１の曝気槽１１の内部の被処理水２４の中で揺動可能とされている。図２において、３５は、房状糸３４に付着した汚泥を示す。

このような構成の廃水処理装置を運転すると、供給路１９から原水１７が供給された第１の曝気槽１１において、図２に示すように接触材２９のエレメント３１の房状糸３４に汚泥３５が付着する。この付着した汚泥３５は、散気装置１５からの気泡３６にもとづく水流の作用で房状糸３４が揺動することによって、この房状糸３４から剥離する。剥離した汚泥は、たとえば粒径が百数十μｍ程度の粒状となる。このような粒状の汚泥は、「剥離グラニュール汚泥」と称することができる。つまり、エレメント３１は、剥離した汚泥を粒状化させる造粒作用を有するものである。

第１の曝気槽１１で生成された粒状の汚泥は、第２の曝気槽１２にそのままのサイズで供給される。第２の曝気槽１２では、供給路１９から原水１７の一部が供給されており、好気性雰囲気下で活性汚泥処理槽として機能し、それによる汚泥処理が可能である。同様に、第３の曝気槽１３、１４においても汚泥は同様のサイズの粒状を呈し、これらの曝気槽１３、１４においても同様に活性汚泥処理を行うことができる。

これによって、原水１７を効率よく処理することができ、図示の装置を高能力の廃水処理装置として機能させることができる。

（実施例１）
図１に示す装置を準備した。第１〜第３の曝気槽１１〜１４の容量は、それぞれ約６リットルとした。原水１７としては、肉エキスとヘプトンとを調合した人工廃水を用い、供給路１９によって第１の曝気槽１１と第２の曝気槽１２とに５０％（容量比）ずつ分注した。接触材２９は、第１の曝気槽１１の容量に対して６４％充填した。これは、第１〜第３の曝気槽１１〜１４の全量に対して１４％となるものであった。

まず、汚泥の粒状化すなわちグラニュール化を確認するため、各槽１１〜１４における汚泥の粒径分布を測定した。その結果を図３に示す。なお、このときの容積負荷は３ｋｇ／ｍ^３・日、ＭＬＳＳは１２,７５５ｍｇ／リットル、ＳＶＩは２９であった。図３において、黒丸を結んだ曲線は粒度分布を示し、破線は積算値を示す。

図３に示すように、第１〜第３の曝気槽１１〜１４のそれぞれにおける汚泥の平均粒径は、１２５．６μｍ〜１７２．６μｍと、いずれも１２０μｍを超えており、しかも比較的サイズが揃ったものであった。

第１の曝気槽１１においては、接触材２９を用いて効率的に処理を行うことが可能であった。また、特に接触材を設けていない第２〜第４の曝気槽１２〜１４において上述のように汚泥の平均粒径が１２０μｍを超えており、これにより、これら第２〜第４の曝気槽１２〜１４にて活性汚泥処理を行うことが可能であった。

図４は、図１の装置を運転したときの、ＭＬＳＳとＳＶＩの変化を、時間経過とそれに伴うＣＯＤ容積負荷に対してプロットしたものである。図示のように、時間経過およびそれに伴う容積負荷の上昇に対応して、ＭＬＳＳは上昇し、ＳＶＩは低下した。最終的にＢＯＤ容積負荷３．６ｋｇ／ｍ^３・日、材ＢＯＤ容積負荷２５．７ｋｇ／ｍ^３・日の高負荷となったが、その場合であっても、ＭＬＳＳは２０,０００ｍｇ／リットル以上（最高は２４,０００ｍｇ／リットル）、ＳＶＩは５０以下（最低３２）と安定していた。

図５は、図４から導き出されたＭＬＳＳとＳＶＩとの関係を示す。この図５から、おおむね、ＭＬＳＳが５,０００ｍｇ／リットル以上でＳＶＩが１００を下回り、図中に記載した近似式から、ＭＬＳＳが９,６００ｍｇ／リットル以上でＳＶＩが５０以下となっていることがわかった。

以上のように揺動床式の接触材２９を備えた第１の曝気槽１１に、活性汚泥処理槽としての３槽の曝気槽１２〜１４を接続し、揺動床式の接触材２９を備えた第１の曝気槽１１の容積の割合を２５％にして（接触材２９では上記のように１４％充填）、被処理原水１７を、接触材２９を備えた第１の曝気槽１１とこれを備えない第２の曝気槽１２とに５０％ずつ分注したため、曝気槽１１〜１４内の汚泥の粒径を図３に示すように全槽とも１２０μｍ以上とすることができ、全槽あたりの容積負荷３ｋｇ／ｍ^３・日（接触材２９の容積負荷２１．３ｋｇ／ｍ^３・日）でも、ＭＬＳＳが１０,０００ｍｇ／リットル以上、ＳＶＩが５０以下となる処理を行うことが可能であった。これは、たとえば既設の曝気槽の１／４に接触材２９を充填するだけで、全体の処理能力を約３倍に増やすことができることを意味している。

（実施例２）
図１に示す装置を用いて、上記した人工廃水に代えて、実際の下水についての処理を行った。用いた下水の原水水質を実施例１の人工廃水の原水水質と比較した結果を表１に示す。

上記のように、実際の下水は、人工廃水に比べて濃度がかなり低いものであった。

実際の下水を用いて処理を行った結果としての、時間の経過にともなうＭＬＳＳの変化の様子を、図６に示す。図６において、処理中に矢印で示す時点でバルキングが発生した。そして、その度に負荷を下げて処理を再開し、最終的に、材ＣＯＤ負荷８ｋｇ／リットル、ＣＯＤ容積負荷２．５ｋｇ／リットルで、ＭＬＳＳは約８,０００ｍｇ／リットルに到達した。これは、ＢＯＤ負荷に直すと材負荷５ｋｇ／リットル、全体の容積負荷１．５ｋｇ／リットルの処理能力になり、通常の下水道のＢＯＤ容積負荷である０．５ｋｇ／リットルと比較すると、約３倍の能力を持つものであった。

次に、実際の下水を用いて処理を行った結果としての、ＣＯＤ容積負荷とＣＯＤ除去率との関係を図７に示す。図示のように、ＣＯＤ除去率は、ＢＯＤ容積負荷４ｋｇ／ｍ^３・日までは８０％以上を示した。なお、図中におけるＣＯＤ除去率６０〜７０％のデータは、立ち上がりの部分で容積負荷が低いときのものである。

このように実際の下水を用いた場合は、実施例１の人工廃水の場合のような２０,０００ｍｇ／リットルを超える高ＭＬＳＳは得られなかった。しかしながら、接触材２９の充填率が１４％と低くても、ＣＯＤ容積負荷は２．５ｋｇ／リットルと高く、十分に高い処理能力を発揮するものであった。

本発明の実施の形態の廃水処理装置を示す図である。図１における接触材のエレメントを示す図である。人工廃水を処理したときの図１の各曝気槽における汚泥の粒径分布の実測値を示す図である。人工廃水を用いて図１の装置を運転したときのＭＬＳＳとＳＶＩの変化の実測値を、時間経過とそれに伴うＣＯＤ容積負荷に対してプロットした図である。図４から導き出されるＭＬＳＳとＳＶＩとの関係を示す図である。下水を用いて図１の装置を運転したときの、時間の経過にともなうＭＬＳＳの変化の実測値を示す図である。下水を用いて図１の装置を運転したときの、ＣＯＤ容積負荷とＣＯＤ除去率との関係の実測値を示す図である。

符号の説明

１１第１の曝気槽
１２第２の曝気槽
１３第３の曝気槽
１４第３の曝気槽
１７被処理原水
１９供給路
２９接触材
３３芯材
３４房状糸

Claims

第１の曝気槽と、第１の曝気槽よりも下流側に設けられた第２の曝気槽とを有し、第１の曝気槽に、芯材と、この芯材から放射状に突出する多数の房状糸とを備えた揺動床式の接触材を配置し、第２の曝気槽には前記揺動床式の接触材は配置せず、前記第１の曝気槽と第２に曝気槽とに被処理原水を分流して供給する手段を設けたことを特徴とする廃水処理装置。
第２の曝気槽よりも下流側に、揺動床式の接触材が配置されていない第３の曝気槽を、単数または直列に複数有することを特徴とする請求項１記載の廃水処理装置。
第１の曝気槽と、第１の曝気槽よりも下流側の第２の曝気槽とを設け、第１の曝気槽に、芯材と、この芯材から放射状に突出する多数の房状糸とを備えた揺動床式の接触材を配置し、第２の曝気槽には前記揺動床式の接触材は配置せず、前記第１の曝気槽と第２に曝気槽とに被処理原水を分流して供給することで、第１の曝気槽における揺動床式接触材にて粒状剥離汚泥を発生させ、この粒状剥離汚泥を第２の曝気槽に供給して活性汚泥処理を行わせることを特徴とする廃水処理方法。
第２の曝気槽よりも下流側に、揺動床式の接触材が配置されていない第３の曝気槽を、単数または直列に複数設けることを特徴とする請求項３記載の廃水処理方法。